鋁合金鑄錠的化學(xué)成分采用化學(xué)分析法和光譜化學(xué)分析法進(jìn)行測定。化學(xué)分析法具有分析準(zhǔn)確度高、不受試樣狀態(tài)影響、設(shè)備比較簡單等優(yōu)點(diǎn)，是鋁合金的基本分析方法，但試驗(yàn)操作較復(fù)雜，試驗(yàn)時(shí)間長，不適合于生產(chǎn)線上的爐前分析。
光譜化學(xué)分析法是根據(jù)物質(zhì)的光譜測定其組分的儀器分析方法，簡稱光譜分析，常用的分析儀器是光譜儀。其特點(diǎn)是：分析速度快，分析過程簡單?？赏瑫r(shí)分析多種元素，以及分析含量在0.01%以下的微量元素。
一、化學(xué)分析法
化學(xué)分析法是主要利用化學(xué)分析方法來確定合金中化學(xué)成分的方法，所涉及的試樣處理、分離技術(shù)、掩蔽方法也屬于化學(xué)分析的范圍。GB/T6987—2001《鋁及鋁合金化學(xué)分析方法》共測定22個(gè)元素，有分析方法32個(gè)，其中部分元素是用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行分析。該標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用的化學(xué)分析方法有：重(質(zhì))量法、容量法、光度法、離子選擇電極法、絡(luò)合法、氧化還原法、原子吸收光譜法等。每個(gè)分析方法對應(yīng)用范圍、方法提要、分析步驟以及分析結(jié)果的表述等作了規(guī)定，還明確了試驗(yàn)所需的試劑、儀器設(shè)備以及試樣的處理等?；瘜W(xué)分析法是鑄錠化學(xué)成分檢驗(yàn)的仲裁試驗(yàn)方法。
二、儀器分析法
儀器分析法是采用較復(fù)雜或特殊的儀器設(shè)備，通過測量物質(zhì)的某些物理或物理化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)及其變化來確定物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器分析在分析化學(xué)中所占的比重不斷增長，并成為現(xiàn)代分析化學(xué)的重要支柱，儀器分析更為智能化、高效化和用途多樣化。但采用儀器分析方法進(jìn)行鋁合金的成分分析，仍具有一定的局限性，主要是檢測的準(zhǔn)確度不高。雖然對低含量組分的分析已能滿足要求，但對常量組分的分析，還不能達(dá)到如滴定分析法和重(質(zhì))量法所具有的檢測的準(zhǔn)確度。因此在檢測方法的選擇上，應(yīng)充分考慮分析準(zhǔn)確度的要求。此外，在進(jìn)行儀器分析之前，通常用化學(xué)方法對試樣進(jìn)行預(yù)處理(如富集、除去干擾雜質(zhì)等)；同時(shí)，儀器分析一般都需要以標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行校準(zhǔn)，而很多標(biāo)準(zhǔn)物需要用化學(xué)分析方法來標(biāo)定。
廣泛應(yīng)用于鋁合金化學(xué)成分分析的儀器分析法是光學(xué)分析法，其中光譜分析方法是最為普遍的一種光學(xué)分析法。光譜分析是根據(jù)物質(zhì)的特征光譜來研究物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和存在狀態(tài)，涉及各個(gè)電磁波譜區(qū)域，可細(xì)分為原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紅外和拉曼光譜分析等各類分析方法。
1 原子發(fā)射光譜分析方法
1)原理
原子發(fā)射光譜分析法可對70多種元素進(jìn)行分析，這種方法常用于定性、半定量及定量分析。在一般情況下，用于1%以下含量的組分的測定檢出限可達(dá)l×10-6(ppm)，精度為±10%左右，線性范圍約2個(gè)數(shù)量級，但若采用電感耦合等離子體(ICP)作為光源，則可使某些元素的檢出限降低至(10-3～10-4)×10-6，精度達(dá)±l%以下，線性范圍可延伸至7個(gè)數(shù)量級。
原子發(fā)射光譜法是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來測定物質(zhì)的化學(xué)組分的。不同物質(zhì)由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密的原子核，核外圍繞著不斷運(yùn)動(dòng)的電子。每個(gè)電子處于一定的能級上，具有一定的能量。在正常的情況下，原子處于穩(wěn)定的狀態(tài)，它的能量是最低的，這種狀態(tài)稱為基態(tài)。但當(dāng)原子受到外界能量(如熱能、電能等)的作用時(shí)，原子由于與調(diào)整運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到更高的能級上，處在這種狀態(tài)的原子稱為激發(fā)態(tài)。將原子中的一個(gè)外層電子從基態(tài)躍遷至無限遠(yuǎn)處，也即脫離原子核的束縛力使原子成為離子，這種過程稱為電離。原子失去一個(gè)外層電子成為離子時(shí)所需的能量稱為一級電離電位。當(dāng)外加的能量更大時(shí)，離子還可以進(jìn)一步電離成二級離子(失去二個(gè)電子)或三級離子(失去三個(gè)外層電子)等，并具有相應(yīng)的電離電位。這些離子中的外層電子也能被激發(fā)，其所需的能量即為相應(yīng)離子的激發(fā)電位。
原子發(fā)射光譜分析的過程可簡單描述為，試樣在受到外界能量的作用下轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)，當(dāng)從較高的能級躍遷到較低的能級時(shí)，原子將釋放出多余的能量而發(fā)射出特征譜線。對所產(chǎn)生的輻射經(jīng)過攝譜儀器進(jìn)行色散分光，按波長順序記錄在感光板上，就可呈現(xiàn)出有規(guī)則的譜線條，即光譜圖，然后根據(jù)所得光譜圖進(jìn)行定性或定量分析。
原子發(fā)射光譜分析儀通常由光源、分光系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)三個(gè)部分組成。
光源的主要作用是對試樣提供能量，使試樣中的組分蒸發(fā)離解為氣態(tài)原子，然后使這些氣態(tài)原子激發(fā)，使之產(chǎn)生特征光譜。光譜分析用的光源是決定光譜分析靈敏度、準(zhǔn)確度的重要因素，最常用的光源有直流電弧、交流電弧、電火花、電感耦合等離子體(inductive coupled high frequency plasma，即縮寫ICP)。
分光系統(tǒng)是用來觀察光源的光譜，并將光源的電磁波分解為按一定次序的光譜。常用的分光元件有：棱鏡和光柵。
觀測系統(tǒng)是用于測量譜線的強(qiáng)度進(jìn)而求得分析元素的含量。在原子發(fā)射光譜中，常用的觀測法有：目視法、攝譜法和光電法三種。用眼睛來觀察譜線強(qiáng)度的方法稱為目視法，這種方法專用于鋼鐵和有色金屬的半定量分析。攝譜法是用感光板來記錄光譜，將光譜感光板置于攝譜儀焦面上，接受被分析試樣光譜的作用而感光，再經(jīng)過顯影、定影等過程后，制得光譜底片，其上有許多黑度不同的光譜線，然后用映譜儀觀察譜線的位置及大致強(qiáng)度，進(jìn)行光譜定性分析、半定量分析或定量分析。光電法是用光電倍增管來測譜線析強(qiáng)度。光電倍增管不僅起了光電的轉(zhuǎn)換作用，而且還起著電流放大作用。
原子發(fā)射光譜儀可應(yīng)用于定性分析和定量分析。發(fā)射光譜定量分析的優(yōu)點(diǎn)是，在很多情況下，分析前不必把待分析的元素從基體中分離出來。其次是，一次分析可以在一個(gè)試樣中同時(shí)測得多種元素的含量。另外，作分析時(shí)所消耗試樣量少且具有很高的分析靈敏度。光譜定量分析可測量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為萬分之幾到百分之幾十，但在質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過l0%時(shí)，采用傳統(tǒng)的攝譜方法要使分析結(jié)果具有足夠準(zhǔn)確度是有困難的，發(fā)射光譜分析適宜于低含量及痕量元素的分析。
原子發(fā)射光譜分析不能分析有機(jī)物及大部分非金屬元素。在進(jìn)行攝譜法定量分析時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)試樣、感光板、顯影條件等都應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，否則會影響分析的準(zhǔn)確度。特別是對標(biāo)準(zhǔn)試樣的要求很高，分析時(shí)要配一組標(biāo)準(zhǔn)試樣。
2)光電發(fā)射光譜分析方法
光電發(fā)射光譜分析方法(測光法)是原子發(fā)射光譜分析中最常用的一種，廣泛應(yīng)用于鋁型材生產(chǎn)企業(yè)的爐前分析和合金成分控制。測定方法可參考GB/T7999-2000((鋁及鋁合金光電(測光法)發(fā)射光譜分析方法》。光電發(fā)射光譜分析方法是將加工好的試樣用激發(fā)系統(tǒng)激發(fā)發(fā)光，經(jīng)分光系統(tǒng)色散成光譜，對選用的內(nèi)標(biāo)線和分析線由光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及測量系統(tǒng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并測量，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)制作的分析曲線計(jì)算出分析試樣中各測定元素的含量。光電發(fā)射光譜分析方法對鋁及鋁合金中合金元素和雜質(zhì)元素的測定范圍見表6－1－1。
測光法常用儀器是光電光譜儀，在選用光電光譜儀時(shí)應(yīng)選用能滿足分析任務(wù)所需的精度要求。表6－l－2是其中一種常用光電光譜儀的技術(shù)參數(shù)。
光譜化學(xué)分析法是根據(jù)物質(zhì)的光譜測定其組分的儀器分析方法，簡稱光譜分析，常用的分析儀器是光譜儀。其特點(diǎn)是：分析速度快，分析過程簡單?？赏瑫r(shí)分析多種元素，以及分析含量在0.01%以下的微量元素。
一、化學(xué)分析法
化學(xué)分析法是主要利用化學(xué)分析方法來確定合金中化學(xué)成分的方法，所涉及的試樣處理、分離技術(shù)、掩蔽方法也屬于化學(xué)分析的范圍。GB/T6987—2001《鋁及鋁合金化學(xué)分析方法》共測定22個(gè)元素，有分析方法32個(gè)，其中部分元素是用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行分析。該標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用的化學(xué)分析方法有：重(質(zhì))量法、容量法、光度法、離子選擇電極法、絡(luò)合法、氧化還原法、原子吸收光譜法等。每個(gè)分析方法對應(yīng)用范圍、方法提要、分析步驟以及分析結(jié)果的表述等作了規(guī)定，還明確了試驗(yàn)所需的試劑、儀器設(shè)備以及試樣的處理等?；瘜W(xué)分析法是鑄錠化學(xué)成分檢驗(yàn)的仲裁試驗(yàn)方法。
二、儀器分析法
儀器分析法是采用較復(fù)雜或特殊的儀器設(shè)備，通過測量物質(zhì)的某些物理或物理化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)及其變化來確定物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器分析在分析化學(xué)中所占的比重不斷增長，并成為現(xiàn)代分析化學(xué)的重要支柱，儀器分析更為智能化、高效化和用途多樣化。但采用儀器分析方法進(jìn)行鋁合金的成分分析，仍具有一定的局限性，主要是檢測的準(zhǔn)確度不高。雖然對低含量組分的分析已能滿足要求，但對常量組分的分析，還不能達(dá)到如滴定分析法和重(質(zhì))量法所具有的檢測的準(zhǔn)確度。因此在檢測方法的選擇上，應(yīng)充分考慮分析準(zhǔn)確度的要求。此外，在進(jìn)行儀器分析之前，通常用化學(xué)方法對試樣進(jìn)行預(yù)處理(如富集、除去干擾雜質(zhì)等)；同時(shí)，儀器分析一般都需要以標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行校準(zhǔn)，而很多標(biāo)準(zhǔn)物需要用化學(xué)分析方法來標(biāo)定。
廣泛應(yīng)用于鋁合金化學(xué)成分分析的儀器分析法是光學(xué)分析法，其中光譜分析方法是最為普遍的一種光學(xué)分析法。光譜分析是根據(jù)物質(zhì)的特征光譜來研究物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和存在狀態(tài)，涉及各個(gè)電磁波譜區(qū)域，可細(xì)分為原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紅外和拉曼光譜分析等各類分析方法。
1 原子發(fā)射光譜分析方法
1)原理
原子發(fā)射光譜分析法可對70多種元素進(jìn)行分析，這種方法常用于定性、半定量及定量分析。在一般情況下，用于1%以下含量的組分的測定檢出限可達(dá)l×10-6(ppm)，精度為±10%左右，線性范圍約2個(gè)數(shù)量級，但若采用電感耦合等離子體(ICP)作為光源，則可使某些元素的檢出限降低至(10-3～10-4)×10-6，精度達(dá)±l%以下，線性范圍可延伸至7個(gè)數(shù)量級。
原子發(fā)射光譜法是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來測定物質(zhì)的化學(xué)組分的。不同物質(zhì)由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密的原子核，核外圍繞著不斷運(yùn)動(dòng)的電子。每個(gè)電子處于一定的能級上，具有一定的能量。在正常的情況下，原子處于穩(wěn)定的狀態(tài)，它的能量是最低的，這種狀態(tài)稱為基態(tài)。但當(dāng)原子受到外界能量(如熱能、電能等)的作用時(shí)，原子由于與調(diào)整運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到更高的能級上，處在這種狀態(tài)的原子稱為激發(fā)態(tài)。將原子中的一個(gè)外層電子從基態(tài)躍遷至無限遠(yuǎn)處，也即脫離原子核的束縛力使原子成為離子，這種過程稱為電離。原子失去一個(gè)外層電子成為離子時(shí)所需的能量稱為一級電離電位。當(dāng)外加的能量更大時(shí)，離子還可以進(jìn)一步電離成二級離子(失去二個(gè)電子)或三級離子(失去三個(gè)外層電子)等，并具有相應(yīng)的電離電位。這些離子中的外層電子也能被激發(fā)，其所需的能量即為相應(yīng)離子的激發(fā)電位。
原子發(fā)射光譜分析的過程可簡單描述為，試樣在受到外界能量的作用下轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)，當(dāng)從較高的能級躍遷到較低的能級時(shí)，原子將釋放出多余的能量而發(fā)射出特征譜線。對所產(chǎn)生的輻射經(jīng)過攝譜儀器進(jìn)行色散分光，按波長順序記錄在感光板上，就可呈現(xiàn)出有規(guī)則的譜線條，即光譜圖，然后根據(jù)所得光譜圖進(jìn)行定性或定量分析。
原子發(fā)射光譜分析儀通常由光源、分光系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)三個(gè)部分組成。
光源的主要作用是對試樣提供能量，使試樣中的組分蒸發(fā)離解為氣態(tài)原子，然后使這些氣態(tài)原子激發(fā)，使之產(chǎn)生特征光譜。光譜分析用的光源是決定光譜分析靈敏度、準(zhǔn)確度的重要因素，最常用的光源有直流電弧、交流電弧、電火花、電感耦合等離子體(inductive coupled high frequency plasma，即縮寫ICP)。
分光系統(tǒng)是用來觀察光源的光譜，并將光源的電磁波分解為按一定次序的光譜。常用的分光元件有：棱鏡和光柵。
觀測系統(tǒng)是用于測量譜線的強(qiáng)度進(jìn)而求得分析元素的含量。在原子發(fā)射光譜中，常用的觀測法有：目視法、攝譜法和光電法三種。用眼睛來觀察譜線強(qiáng)度的方法稱為目視法，這種方法專用于鋼鐵和有色金屬的半定量分析。攝譜法是用感光板來記錄光譜，將光譜感光板置于攝譜儀焦面上，接受被分析試樣光譜的作用而感光，再經(jīng)過顯影、定影等過程后，制得光譜底片，其上有許多黑度不同的光譜線，然后用映譜儀觀察譜線的位置及大致強(qiáng)度，進(jìn)行光譜定性分析、半定量分析或定量分析。光電法是用光電倍增管來測譜線析強(qiáng)度。光電倍增管不僅起了光電的轉(zhuǎn)換作用，而且還起著電流放大作用。
原子發(fā)射光譜儀可應(yīng)用于定性分析和定量分析。發(fā)射光譜定量分析的優(yōu)點(diǎn)是，在很多情況下，分析前不必把待分析的元素從基體中分離出來。其次是，一次分析可以在一個(gè)試樣中同時(shí)測得多種元素的含量。另外，作分析時(shí)所消耗試樣量少且具有很高的分析靈敏度。光譜定量分析可測量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為萬分之幾到百分之幾十，但在質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過l0%時(shí)，采用傳統(tǒng)的攝譜方法要使分析結(jié)果具有足夠準(zhǔn)確度是有困難的，發(fā)射光譜分析適宜于低含量及痕量元素的分析。
原子發(fā)射光譜分析不能分析有機(jī)物及大部分非金屬元素。在進(jìn)行攝譜法定量分析時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)試樣、感光板、顯影條件等都應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，否則會影響分析的準(zhǔn)確度。特別是對標(biāo)準(zhǔn)試樣的要求很高，分析時(shí)要配一組標(biāo)準(zhǔn)試樣。
2)光電發(fā)射光譜分析方法
光電發(fā)射光譜分析方法(測光法)是原子發(fā)射光譜分析中最常用的一種，廣泛應(yīng)用于鋁型材生產(chǎn)企業(yè)的爐前分析和合金成分控制。測定方法可參考GB/T7999-2000((鋁及鋁合金光電(測光法)發(fā)射光譜分析方法》。光電發(fā)射光譜分析方法是將加工好的試樣用激發(fā)系統(tǒng)激發(fā)發(fā)光，經(jīng)分光系統(tǒng)色散成光譜，對選用的內(nèi)標(biāo)線和分析線由光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及測量系統(tǒng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并測量，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)制作的分析曲線計(jì)算出分析試樣中各測定元素的含量。光電發(fā)射光譜分析方法對鋁及鋁合金中合金元素和雜質(zhì)元素的測定范圍見表6－1－1。
測光法常用儀器是光電光譜儀，在選用光電光譜儀時(shí)應(yīng)選用能滿足分析任務(wù)所需的精度要求。表6－l－2是其中一種常用光電光譜儀的技術(shù)參數(shù)。
表6—1—1測光法中各元素的測定范圍表
|
元素
|
測定范圍/%
|
|
|
Si
Fe
Cu
Mg
Mn
Zn
Ti
Cr
Ga
Ni
Pb
V
Sn
Be
Zr
Sr
Ce
Sb
Ca
P
Bi
|
0.00010～15.00
0.O0010～5.00
0.00010～11.00
0.00010～11.00
0.00050～2.00
0.00050～13.00
0.00050～0.50
0.0010～0.50
0.0010～0.050
0.0050～3.00
0.0010～0.80
0.0010～0.20
0.0010～0.50
0.00050～0.20
0.0010～O.50
0.0010～0.50
0.050～0.60
0.0050～0.50
0.00050～0.0050
0．O0050～O.0050
0.0050～O.80
|
表6—1—2光電光譜儀的技術(shù)參數(shù)表
|
性能指標(biāo)
|
技 術(shù) 參 數(shù)
|
||
|
曲率半徑/m
|
1或75
|
||
|
刻線密度/線·mm-1
|
1080
|
1667
|
2160
|
|
倒數(shù)線色散(一次)/nm·mm-1
|
0.93
|
0.60
|
0.47
|
|
波長范圍(一次)/nm
|
400～820
|
220～528
|
170～407
|
采用光電發(fā)射光譜分析方法時(shí)對輔助設(shè)備、材料和環(huán)境的要求：
①建立分析曲線的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)應(yīng)用國家級或公認(rèn)的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)。原則上標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)應(yīng)與分析試樣的化學(xué)組成及冶金鑄造過程基本一致；
②采用高純氬氣作為激發(fā)間保護(hù)氣體(或根據(jù)光電光譜儀說明選用)；
③光電光譜儀室的環(huán)境應(yīng)進(jìn)行防電磁干擾、防震和防氣體腐蝕控制，溫度、濕度應(yīng)符合
光電光譜儀的要求。
光電光譜儀的分析步驟：
①光電光譜儀工作狀態(tài)控制和校準(zhǔn)：充分利用儀器的狀態(tài)診斷功能，定時(shí)(每班或每天)進(jìn)行狀態(tài)診斷，如有異常及時(shí)處理；定期進(jìn)行噪聲、暗電流、燈強(qiáng)度試驗(yàn)，并與原始及積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而確認(rèn)相關(guān)系統(tǒng)是否正常；定期用一個(gè)或多個(gè)化學(xué)成分均勻的鋁合金試樣進(jìn)行強(qiáng)度測定(10次以上)，并進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理；
②根據(jù)試樣的種類和化學(xué)成分選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)；
③根據(jù)試樣的種類和化學(xué)成分，依據(jù)試驗(yàn)或說明書推薦選擇合適的激發(fā)條件和分析線對。常用的一種光電光譜儀的激發(fā)條件見表6－1－3，常見的內(nèi)標(biāo)線及分析線見表6－1－4；
①建立分析曲線的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)應(yīng)用國家級或公認(rèn)的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)。原則上標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)應(yīng)與分析試樣的化學(xué)組成及冶金鑄造過程基本一致；
②采用高純氬氣作為激發(fā)間保護(hù)氣體(或根據(jù)光電光譜儀說明選用)；
③光電光譜儀室的環(huán)境應(yīng)進(jìn)行防電磁干擾、防震和防氣體腐蝕控制，溫度、濕度應(yīng)符合
光電光譜儀的要求。
光電光譜儀的分析步驟：
①光電光譜儀工作狀態(tài)控制和校準(zhǔn)：充分利用儀器的狀態(tài)診斷功能，定時(shí)(每班或每天)進(jìn)行狀態(tài)診斷，如有異常及時(shí)處理；定期進(jìn)行噪聲、暗電流、燈強(qiáng)度試驗(yàn)，并與原始及積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而確認(rèn)相關(guān)系統(tǒng)是否正常；定期用一個(gè)或多個(gè)化學(xué)成分均勻的鋁合金試樣進(jìn)行強(qiáng)度測定(10次以上)，并進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理；
②根據(jù)試樣的種類和化學(xué)成分選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)；
③根據(jù)試樣的種類和化學(xué)成分，依據(jù)試驗(yàn)或說明書推薦選擇合適的激發(fā)條件和分析線對。常用的一種光電光譜儀的激發(fā)條件見表6－1－3，常見的內(nèi)標(biāo)線及分析線見表6－1－4；
表6—1—3光電光譜儀的激發(fā)條件示例
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參數(shù)
類別
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電壓/V
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頻率/Hz
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電阻/Ω
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電容/mF
|
電感/mH
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預(yù)火花條件
積分火花條件
分析間隙極距/mm
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300
400
3～5
|
400
400
|
0.5
8
|
3
2
|
20
20
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表6—1—4常見的內(nèi)標(biāo)線及分析線
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元素
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波長/nm
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測定范圍/%
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內(nèi)標(biāo)線(Al)
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305.47*201
266.04*2
256.79*1
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|
Si
|
288.16*2
251.61*3
390.55*1
|
0.00010～1.00
0.00050～5.00
0.020～15.00
|
|
Fe
|
239.5*1
371.99*2
273.O7*2
271.44*1
259.93*1
|
0.040～1.20
0.00010～1.00
0.10～3.00
0.10～5.00
0.0010～3.00
|
|
Cu
|
324.75*2
510.55*1
|
0.00010～0.50
0.020～11.00
|
|
Mg
|
279.08*2
285.2*1
382.93*1
|
0.00010～3.00
0.0040～1.00
0.0030～11.00
|
|
Mn
|
403.45*2
293.3*2
|
0.00030～3.00
0.0020～2.00
|
|
Zn
|
213.8*1
334.5*2
330.26*2
|
0.0020～7.00
0.00050～0.50
0.00080～13.00
|
|
Ti
|
337.28*2
374.16*1
|
0.00050～1.00
0.10～l0.00
|
|
元素
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波長/nm
|
測定范圍/%
|
|
Cr
|
425.43*1
267.72*3
|
0.0010～0.30
0.00030～3.00
|
|
Ga
|
417.21*1
393.36*1
|
0.0010～0.10
0.O0010～O.50
|
|
Ni
|
231.6*2
341.47*1
|
0.0010～5.00
0.0010～3.00
|
|
Pb
|
405.78*2
283.31*1
|
0.00050～0.10
0.0050～1.00
|
|
V
|
311.07*2
|
0.0050～0.50
|
|
Sn
|
317.51*2
|
0.0050～20.00
|
|
Be
|
313.04*2
|
0.00002～0.50
|
|
Zr
|
339.20*2
343.82*2
|
0.00005～0.50
0.0050～0.50
|
|
Sr
|
460.73*1
|
0.00010～0.50
|
|
Ce
|
399.92*1
357.75*2
|
0.0010～0.60
0.0010～0.50
|
|
Sb
|
259.81*2
|
0.00080～0.50
|
|
Ca
|
396.85*2
|
0.00050～0.50
|
|
P
|
178.29*
|
30.00010～0.10
|
|
Bi
|
306.77*1
|
0.0010～1.00
|
注①：*及其后邊的數(shù)字代表光譜儀通道，如+2即光譜儀第2通道。
④分析曲線的建立及曲線漂移校正試樣原始強(qiáng)度的獲得：建立分析曲線的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)和漂移校正試樣同時(shí)激發(fā)測量。每個(gè)樣品激發(fā)3～l0次，取其平均值存儲使用。用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)樣品)的平均強(qiáng)度值與對應(yīng)的化學(xué)含量(或含量比)建立分析曲線；
⑤分析曲線的漂移校正：每次對分析試樣測量前，要用一個(gè)或多個(gè)控制試樣進(jìn)行分析，確認(rèn)所使用的分析曲線是否漂移，如曲線已漂移則用校正試樣進(jìn)行曲線漂移校正，然后再用控制試樣進(jìn)行確認(rèn)；
⑥分析試樣時(shí)，試樣至少激發(fā)測定2次，取其平均值作為分析結(jié)果；分析結(jié)果用百分含量表示，按數(shù)字修約規(guī)則修約到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的位數(shù)。
2原子吸收光譜分析方法
原子吸收光譜分析方法是被測元素轉(zhuǎn)變成基態(tài)自由原子，用原子吸收光譜儀的光柵分光系統(tǒng)來測量元素含量的方法，測量步驟為：樣品溶液被霧化成霧珠后送入火焰，霧珠在火焰中蒸發(fā)成為固體微粒。在原子化池(火焰、石墨爐)中，蒸汽分子進(jìn)一步離解為原子，原子又電離為離子。達(dá)到一定的原子化效率后，采用原子吸收光譜儀來測量基態(tài)原子對銳線光源共振線的吸收信號。
原子吸收光譜儀采用Czery-Turner或Littrow光柵分光系統(tǒng)，用改變光柵轉(zhuǎn)角的方法調(diào)置所需的波長，分光系統(tǒng)的入射縫和出射縫取相同的共軛寬度。
原子吸收光譜原子吸收光光度法(AAS)是以測量氣態(tài)原子外層電子對共振線的吸收為基礎(chǔ)的分析方法。原子吸收光譜法可對70多種金屬元素及某些非金屬元素進(jìn)行定量測定，其檢測限可達(dá)ng/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為l%～2%，這種方法廣泛應(yīng)用于低含量元素的定量測定。
原子吸收光譜分析的主要特點(diǎn)是：儀器簡單，操作方便，測量靈敏度高，特效性好，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，適用范圍廣，各元素分析靈敏度不同。原子吸收光譜分析法在化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)已占重要地位，是首選的定量方法。
⑤分析曲線的漂移校正：每次對分析試樣測量前，要用一個(gè)或多個(gè)控制試樣進(jìn)行分析，確認(rèn)所使用的分析曲線是否漂移，如曲線已漂移則用校正試樣進(jìn)行曲線漂移校正，然后再用控制試樣進(jìn)行確認(rèn)；
⑥分析試樣時(shí)，試樣至少激發(fā)測定2次，取其平均值作為分析結(jié)果；分析結(jié)果用百分含量表示，按數(shù)字修約規(guī)則修約到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的位數(shù)。
2原子吸收光譜分析方法
原子吸收光譜分析方法是被測元素轉(zhuǎn)變成基態(tài)自由原子，用原子吸收光譜儀的光柵分光系統(tǒng)來測量元素含量的方法，測量步驟為：樣品溶液被霧化成霧珠后送入火焰，霧珠在火焰中蒸發(fā)成為固體微粒。在原子化池(火焰、石墨爐)中，蒸汽分子進(jìn)一步離解為原子，原子又電離為離子。達(dá)到一定的原子化效率后，采用原子吸收光譜儀來測量基態(tài)原子對銳線光源共振線的吸收信號。
原子吸收光譜儀采用Czery-Turner或Littrow光柵分光系統(tǒng)，用改變光柵轉(zhuǎn)角的方法調(diào)置所需的波長，分光系統(tǒng)的入射縫和出射縫取相同的共軛寬度。
原子吸收光譜原子吸收光光度法(AAS)是以測量氣態(tài)原子外層電子對共振線的吸收為基礎(chǔ)的分析方法。原子吸收光譜法可對70多種金屬元素及某些非金屬元素進(jìn)行定量測定，其檢測限可達(dá)ng/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為l%～2%，這種方法廣泛應(yīng)用于低含量元素的定量測定。
原子吸收光譜分析的主要特點(diǎn)是：儀器簡單，操作方便，測量靈敏度高，特效性好，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，適用范圍廣，各元素分析靈敏度不同。原子吸收光譜分析法在化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)已占重要地位，是首選的定量方法。
三、鑄錠化學(xué)成分檢驗(yàn)取樣
鑄錠化學(xué)成分檢驗(yàn)取樣分為從熔融狀態(tài)取樣和從鑄錠加工件上取樣兩種。目前，絕大多數(shù)鋁合金型材生產(chǎn)廠均采用光電發(fā)射光譜分析方法進(jìn)行鋁合金化學(xué)成分爐前分析，試樣的狀態(tài)對分析的準(zhǔn)確度有較大的影響。如何正確取樣，是鑄錠化學(xué)成分分析的重要環(huán)節(jié)。
3．1 試樣尺寸
棒狀試樣時(shí)，直徑φ6～φ10 mm，長度不小于60 mm；塊狀試樣時(shí)，長38～42 mm，寬33～37 mm，高20～30 mm，或直徑φ35～φ60 mm，高20～30 mm。
3．2取樣
從熔融狀態(tài)取樣：
1)在熔煉爐或靜置爐取樣時(shí)，應(yīng)先充分?jǐn)嚢枞垠w后再取樣，以保證爐內(nèi)熔體成分均勻；
2)在取樣前，取樣勺和鐵鑄模(或鋼模)應(yīng)進(jìn)行充分干燥預(yù)熱(可用明火加熱或放在鋁溶
池中預(yù)熱)，避免試樣產(chǎn)生氣孔、疏松等缺陷，影響成分分析的準(zhǔn)確度；
3)應(yīng)確保試樣成分均勻，試樣無氣孔、疏松、夾渣和裂紋等缺陷；
4)試樣應(yīng)具有代表性。鑄錠化學(xué)成分取樣見表6－1－5。
鑄錠化學(xué)成分檢驗(yàn)取樣分為從熔融狀態(tài)取樣和從鑄錠加工件上取樣兩種。目前，絕大多數(shù)鋁合金型材生產(chǎn)廠均采用光電發(fā)射光譜分析方法進(jìn)行鋁合金化學(xué)成分爐前分析，試樣的狀態(tài)對分析的準(zhǔn)確度有較大的影響。如何正確取樣，是鑄錠化學(xué)成分分析的重要環(huán)節(jié)。
3．1 試樣尺寸
棒狀試樣時(shí)，直徑φ6～φ10 mm，長度不小于60 mm；塊狀試樣時(shí)，長38～42 mm，寬33～37 mm，高20～30 mm，或直徑φ35～φ60 mm，高20～30 mm。
3．2取樣
從熔融狀態(tài)取樣：
1)在熔煉爐或靜置爐取樣時(shí)，應(yīng)先充分?jǐn)嚢枞垠w后再取樣，以保證爐內(nèi)熔體成分均勻；
2)在取樣前，取樣勺和鐵鑄模(或鋼模)應(yīng)進(jìn)行充分干燥預(yù)熱(可用明火加熱或放在鋁溶
池中預(yù)熱)，避免試樣產(chǎn)生氣孔、疏松等缺陷，影響成分分析的準(zhǔn)確度；
3)應(yīng)確保試樣成分均勻，試樣無氣孔、疏松、夾渣和裂紋等缺陷；
4)試樣應(yīng)具有代表性。鑄錠化學(xué)成分取樣見表6－1－5。
表6—1—5鑄錠化學(xué)成分取樣方法
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取樣部位
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取樣方法
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取樣數(shù)量/個(gè)
|
檢驗(yàn)類別
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熔煉爐
|
所有合金成分加完后在熔體充分?jǐn)嚢韬?/div>
取樣，在熔煉爐中間、熔體深度一半處
取樣
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每熔次取l～2
|
用于過程檢驗(yàn)
|
|
熔煉爐
|
所有合金成分調(diào)整完畢且準(zhǔn)備轉(zhuǎn)入靜置
爐前，在熔煉爐中間、熔體深度一半處
取樣
|
每熔次取l～2
|
用于過程檢驗(yàn)
|
|
靜置爐
|
熔體從熔煉爐轉(zhuǎn)入靜置爐并充分?jǐn)嚢韬?/div>
取樣，在靜置爐中間、熔體深度一半處
取樣
|
每熔次取l～2
|
用于過程檢驗(yàn)
|
|
靜置爐
|
熔體精煉完畢后取樣，在靜置爐中間、熔
體深度一半處取樣
|
每熔次取l～2
|
用于過程檢驗(yàn)
|
|
流槽或流盤
|
對于圓鑄錠，在鑄造0.5 m長以后，從流
槽中或流盤中取樣
|
每熔次取l～2
|
用于最終檢驗(yàn)(仲裁檢驗(yàn))
|
3．3試樣加工
1)用于化學(xué)分析的試樣制備應(yīng)符合要求
(1)樣品應(yīng)潔凈無氧化皮(膜)、無贓物、無油脂等。必要時(shí)，樣品可用丙酮洗凈，再用無水乙醇沖洗并干燥，然后再制備試樣。樣品上的氧化皮及臟點(diǎn)可用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械方法或化學(xué)方法除去。在用化學(xué)方法清洗時(shí)，不得改變樣品表面的性質(zhì)；
(2)從沒有偏析的樣品上制取試樣時(shí)，根據(jù)樣品的形狀、規(guī)格，可通過鉆、銑等方式取樣。從有偏析的樣品上制取試樣時(shí)，鉆則需鉆透整個(gè)樣品，如銑則在整個(gè)截面加工；
(3)制樣用的鉆床、刀具或其他工具，在使用前應(yīng)徹底清洗干凈。制樣的速度和深度應(yīng)調(diào)節(jié)到不使樣品過熱而導(dǎo)致試樣氧化。推薦采用硬質(zhì)合金工具，當(dāng)使用鋼質(zhì)工具時(shí)，應(yīng)事先清除吸附的鐵；
(4)制取碎屑試樣時(shí)，原則上不需要冷卻，如遇到高純鋁或較粘的合金樣品取樣時(shí)，可采用無水乙醇作為潤滑劑；
(5)鉆屑、銑屑應(yīng)用強(qiáng)磁鐵細(xì)心處理，將所有在制樣時(shí)帶進(jìn)的鐵屑去掉。盡可能避免此類雜質(zhì)的混入。
2)用于光電發(fā)射光譜分析的試樣加工應(yīng)注意的事項(xiàng)
(1)試樣分析面用車床或銑床加工成光潔的平面；
(2)棒狀試樣端頭應(yīng)切去5～20 mm，塊狀試樣應(yīng)切去5～10 mm，對于高合金化且容易產(chǎn)生偏析的合金，試樣的切除量可適當(dāng)增大(切除l0～15 mm)；
(3)工業(yè)純鋁試樣車削時(shí)采用分析乙醇作冷卻、潤滑；純鋁及鋁合金試樣可用工業(yè)純乙醇作冷卻、潤滑，不允許用其他潤滑劑。
1)用于化學(xué)分析的試樣制備應(yīng)符合要求
(1)樣品應(yīng)潔凈無氧化皮(膜)、無贓物、無油脂等。必要時(shí)，樣品可用丙酮洗凈，再用無水乙醇沖洗并干燥，然后再制備試樣。樣品上的氧化皮及臟點(diǎn)可用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械方法或化學(xué)方法除去。在用化學(xué)方法清洗時(shí)，不得改變樣品表面的性質(zhì)；
(2)從沒有偏析的樣品上制取試樣時(shí)，根據(jù)樣品的形狀、規(guī)格，可通過鉆、銑等方式取樣。從有偏析的樣品上制取試樣時(shí)，鉆則需鉆透整個(gè)樣品，如銑則在整個(gè)截面加工；
(3)制樣用的鉆床、刀具或其他工具，在使用前應(yīng)徹底清洗干凈。制樣的速度和深度應(yīng)調(diào)節(jié)到不使樣品過熱而導(dǎo)致試樣氧化。推薦采用硬質(zhì)合金工具，當(dāng)使用鋼質(zhì)工具時(shí)，應(yīng)事先清除吸附的鐵；
(4)制取碎屑試樣時(shí)，原則上不需要冷卻，如遇到高純鋁或較粘的合金樣品取樣時(shí)，可采用無水乙醇作為潤滑劑；
(5)鉆屑、銑屑應(yīng)用強(qiáng)磁鐵細(xì)心處理，將所有在制樣時(shí)帶進(jìn)的鐵屑去掉。盡可能避免此類雜質(zhì)的混入。
2)用于光電發(fā)射光譜分析的試樣加工應(yīng)注意的事項(xiàng)
(1)試樣分析面用車床或銑床加工成光潔的平面；
(2)棒狀試樣端頭應(yīng)切去5～20 mm，塊狀試樣應(yīng)切去5～10 mm，對于高合金化且容易產(chǎn)生偏析的合金，試樣的切除量可適當(dāng)增大(切除l0～15 mm)；
(3)工業(yè)純鋁試樣車削時(shí)采用分析乙醇作冷卻、潤滑；純鋁及鋁合金試樣可用工業(yè)純乙醇作冷卻、潤滑，不允許用其他潤滑劑。